Hej! Przygotowujemy się do sprawdzianu z fizyki, temat: Praca, Moc, Energia. Nowa Era – to nasz podręcznik. Powodzenia!
Praca (Work)
Czym jest praca w fizyce? To działanie siły na ciało, powodujące jego przesunięcie.
Wzór na pracę: W = F * s * cos(α)
Gdzie:
- W – praca (Work)
- F – siła (Force)
- s – przesunięcie (displacement)
- α – kąt między wektorem siły a wektorem przesunięcia
Jednostką pracy jest dżul (J). 1 J = 1 N * m.
Pamiętaj! Praca jest skalarem, nie wektorem.
Kiedy praca jest dodatnia? Gdy kąt α jest mniejszy niż 90 stopni.
A kiedy ujemna? Gdy kąt α jest większy niż 90 stopni.
Kiedy praca jest równa zero? Gdy siła i przesunięcie są prostopadłe (α = 90 stopni) lub gdy przesunięcie jest równe zero.
Przykłady
Człowiek pchający ścianę – nie wykonuje pracy (brak przesunięcia).
Siła grawitacji działająca na spadające jabłko – wykonuje pracę.
Siła dośrodkowa w ruchu po okręgu – nie wykonuje pracy (siła prostopadła do przesunięcia).
Moc (Power)
Moc to szybkość wykonywania pracy.
Wzór na moc: P = W / t
Gdzie:
- P – moc (Power)
- W – praca (Work)
- t – czas (time)
Jednostką mocy jest wat (W). 1 W = 1 J / s.
Można też wyrazić moc jako: P = F * v * cos(α), gdzie v to prędkość.
Czyli moc zależy od siły i prędkości.
Przykłady
Silnik samochodu o większej mocy szybciej przyspieszy.
Czajnik o większej mocy szybciej zagotuje wodę.
Energia (Energy)
Energia to zdolność do wykonywania pracy.
Różne rodzaje energii:
- Kinetyczna (ruch)
- Potencjalna (położenie)
- Grawitacji
- Sprężystości
- Cieplna
- Elektryczna
- Jądrowa
Energia Kinetyczna
Energia kinetyczna (Ek) to energia, którą posiada ciało w ruchu.
Wzór na energię kinetyczną: Ek = (m * v2) / 2
Gdzie:
- Ek – energia kinetyczna (Kinetic Energy)
- m – masa (mass)
- v – prędkość (velocity)
Jednostką energii kinetycznej jest dżul (J).
Energia Potencjalna
Energia potencjalna (Ep) to energia, którą posiada ciało ze względu na swoje położenie lub stan.
Energia Potencjalna Grawitacji
Energia potencjalna grawitacji (Epg) to energia, którą posiada ciało na wysokości h nad powierzchnią ziemi.
Wzór na energię potencjalną grawitacji: Epg = m * g * h
Gdzie:
- Epg – energia potencjalna grawitacji (Gravitational Potential Energy)
- m – masa (mass)
- g – przyspieszenie ziemskie (acceleration due to gravity) ≈ 9.81 m/s2
- h – wysokość (height)
Energia Potencjalna Sprężystości
Energia potencjalna sprężystości (Eps) to energia zmagazynowana w odkształconym sprężystym ciele (np. sprężyna).
Wzór na energię potencjalną sprężystości: Eps = (k * x2) / 2
Gdzie:
- Eps – energia potencjalna sprężystości (Elastic Potential Energy)
- k – współczynnik sprężystości (spring constant)
- x – odkształcenie (elongation/compression)
Zasada Zachowania Energii Mechanicznej
W układzie izolowanym (bez sił zewnętrznych) całkowita energia mechaniczna (suma energii kinetycznej i potencjalnej) pozostaje stała.
Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2
Pamiętaj! Zasada ta obowiązuje tylko w układach bez tarcia i oporu powietrza.
Praca Sił Zewnętrznych i Zmiana Energii Mechanicznej
Jeśli działają siły zewnętrzne (np. tarcie), to praca tych sił jest równa zmianie energii mechanicznej.
Wzew = ΔEm = (Ek2 + Ep2) - (Ek1 + Ep1)
Jeżeli praca sił zewnętrznych jest ujemna, to energia mechaniczna maleje (np. tarcie).
Jeżeli praca sił zewnętrznych jest dodatnia, to energia mechaniczna rośnie (np. siła ciągu silnika).
Podsumowanie
- Praca (W): W = F * s * cos(α) – działanie siły powodujące przesunięcie.
- Moc (P): P = W / t – szybkość wykonywania pracy.
- Energia (E): Zdolność do wykonywania pracy.
- Energia Kinetyczna (Ek): Ek = (m * v2) / 2 – energia ruchu.
- Energia Potencjalna Grawitacji (Epg): Epg = m * g * h – energia położenia w polu grawitacyjnym.
- Energia Potencjalna Sprężystości (Eps): Eps = (k * x2) / 2 – energia odkształconej sprężyny.
- Zasada Zachowania Energii Mechanicznej: W układzie izolowanym energia mechaniczna jest stała.
Pamiętaj o jednostkach: Dżul (J) dla pracy i energii, Wat (W) dla mocy.
Teraz jesteś gotowy! Powodzenia na sprawdzianie!
